Влияние ультразвуковой активации на физические свойства водных систем

Ранее было определено влияние ультразвуковой активации на физические свойства водопроводной и дистиллированной воды.

Как видно из таблиц 1,2 с увеличение времени воздействия на воду ультразвука, увеличивается ее водородный показатель, причем с изменением частоты с 22 кГц до 44 кГц изменение водородного показателя становиться более ощутимо.

Таблица 1

Изменение водородного показателя воды от времени воздействия на воду ультразвука частотой 22 кГц

Во время обработки воды ультразвуком прослеживается изменение ее температуры. Из таблицы 2 видно что с увеличением времени воздействия ультразвука происходит значительное увеличение температуры - на 0,5-1,0°С через каждые пять минут воздействия.

Таблица 2

Изменение водородного показателя воды от времени воздействия на воду ультразвука частотой 44 кГц

Таблица 3

Изменение температуры воды от времени воздействия на воду ультразвука частотой 44 кГц

Во время обработки воды ультразвуком частотой 44 кГц прослеживается изменение и ее электропроводности. Из графика на рис. 8 видно, что с увеличением времени воздействия ультразвука происходит снижение электропроводности, причем снижение электропроводности в отличие от изменения температуры воды и рН происходит не линейно, а через экстремумы.

Рис. 8. Зависимость изменение электропроводности от времени воздействия

ультразвуком при частоте 44 кГц

Изменение происходит в пределах 4% , поэтому возможно колебания электропроводности лежат в пределах ошибки.

2.1.2. Исследование влияния ультразвуковой активации на структуру систем вода - цемент

Следующим этапом работы была совместная активация ультразвуком цементно-водных систем для анализа влияния ультразвука на гидратацию цементных частиц. Интенсивность влияния ультразвуковой активации на структуру водных систем определяли по изменению прочностных характеристик цементного камня – предела прочности на изгиб.

Обработка проводилась на ультразвуковом диспергаторе УЗДН - 2Ти в течение 30 сек. – 1 мин при частоте 22 кГц. Для исследования брали портландцемент – Михайловский М 500, водопроводную воду.

В табл. 4 и на рис. 9-11 приведены данные исследования изменения предела прочности цементного камня, затворенного по стандартной методике на активированной ультразвуком системе вода-цемент частотой 22 кГц. Испытания проводились на 28 суточных образцах, хранившиеся в норм.условиях. Сосотав: цемент- 2000 гр ; вода - 550 мл.

Таблица 4

Предел прочности цементного камня, на активированной ультразвуком системе вода-цемент частотой 22 кГц

Предел прочности на сжатие, кгс/см²

Рис. 9. Предел прочности цементного камня, на активированной ультразвуком системе вода-цемент частотой 22 кГц, при времени воздействия 30 секунд

Предел прочности на сжатие, кгс/см²

Рис. 10. Предел прочности цементного камня, на активированной ультразвуком системе вода-цемент частотой 22 кГц, при времени воздействия 1 минута

Предел прочности на сжатие, кгс/см²

Рис. 11. Предел прочности цементного камня, на активированной ультразвуком водопроводной воде и системе вода- 3% цемента при частоте 22 кГц и различном времени воздействия

Как видно из приведенных данных при ультразвуковой обработке водопроводной воды затворения в течение 30 секунд добавление в воду цемента в малых количествах увеличивает прочность цементного камня при добавке 3% на 4,12%, при добавке 5% - на 6,63%.

Увеличение времени воздействия ультразвука до 1 минуты снижает оптимальное количестве добавки цемента в воду при активации до 3%. Однако общий прирост прочности цементного камня не превышает 4,40%.

Если сравнивать между собой различные системы вода-цемент: водопроводная вода, вода с 3% цемента, вода с 5% цемента (табл. 4, рис. 11) то видно, что наибольщий прирост прочности цементного камня в каждом случае дает ультразвуковая активация в течение 30 секунд. Это может объясняться цикличностью процессов реструктуризации молекулярной структуры водной системы. Также это может быть связано с резким повышение температыры воды при активации при увеличении времени ультразвукового воздействия.

Таким образом наилучшие результаты по прочностным характеристикам цементного камня показывает водная система с 5% цемента, активированная ультразвуком в течение 30 секунд при частоте 22 кГц.